《轴向受力构件》PPT课件.ppt

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1、结构设计原理第五章轴向受力构件5.4钢结构轴向受力构件5.4.1轴心受力构件的强度和刚度1.实际工程中钢结构轴心受力构件桁架、塔架和网架、网壳等杆件体系工业建筑的工作平台支柱轴向受力构件的截面形式实腹式构件的截面形式（强轴和弱轴）格构式构件的截面形式2.轴向受力构件的设计要求承载能力极限状态：强度和稳定轴心受拉：强度轴心受压：强度和稳定正常使用极限状态：变形（刚度，长细比）3.轴心受力构件的强度计算轴心受力构件的强度计算（以截面平均应力达到钢材的屈服应力为极限）除摩擦型高强度螺栓连接处外的强度计算式摩擦型高强度螺栓连接处孔前传递的力净截面处的

2、传力为净截面处的强度公式为同时毛截面处还应满足4.刚度要求长细比过大产生的不利影响：在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形使用期间因其自重而屈曲在动力荷载作用下发生较大的振动压杆的长细比过大时，还将使构件的承载力降低过多。长细比限值在承受静力荷载的结构中，可仅计算受拉构件在竖向平面内的长细比；在直接或间接承受动力荷载的结构中，计算单角钢受拉构件的长细比时，应采用单角钢的最小回转半径；计算单角钢交叉杆件平面外的长细比时，应采用角钢肢边平行轴的回转半径。3）受拉构件的容许长细比4）受压构件的容许长细比5.4.2实腹式轴心受压构件的整体稳定理想轴心压杆

3、的整体失稳（杆件完全挺直、荷载沿杆件形心轴作用，杆件在受荷之前没有初始应力，也没有初弯曲和初偏心等缺陷，截面沿杆件是均匀的）弯曲屈曲扭转屈曲弯扭屈曲双轴对称截面发生弯曲屈曲或扭转屈曲；单轴对称截面发生弯曲屈曲（绕非对称轴）或弯曲扭转屈曲（绕对称轴）；没有对称轴的截面均属弯扭屈曲。2.理想压杆的临界力（弹性弯曲屈曲）弹性屈曲的临界力3.弹塑性屈曲根据切线模量理论4.影响稳定承载力的因素残余应力的影响产生的原因：焊接时不均匀加热和不均匀冷却；型钢热轧后不均匀冷却；板边经火焰切割后的热塑性收缩；构件经冷校正产生的塑性变形。残余应力在截面上的分布为自平衡

4、应力存在残余应力构件的的应力-应变关系提前进入弹塑性阶段残余应力的存在将降低构件的临界承载力初弯曲的影响有初弯矩的构件，其承载力总是低于欧拉临界力进入弹塑性状态到达C点，稳定承载力不能再增加3)初偏心的影响初偏心初偏心的影响类似初弯矩的影响，但更严重4）最大强度准则压屈准则理想轴心压杆，当N增大到某一值时，压杆失去直线状态平衡称为压屈。主要指标为Ncr，可考虑弹性或弹塑性状态，但不能考虑初始缺陷。纤维屈服准则最不利截面上边缘纤维的最大应力达到屈服，计算指标为纤维屈服压杆荷载。压溃准则实际压杆，当N增大到某一值时，弯曲变形增长使得压杆失去承载力，计

5、算指标为压溃荷载。考虑残余应力、初弯曲、初偏心情况压杆的极限承载力计算复杂，须利用数值积分用计算机求解。5.整体稳定计算公式柱子曲线与稳定系数考虑初弯曲和残余应力的不利条件，初弯曲的矢高定为1/1000杆长，残余应力按杆件加工条件确定，利用数值积分求极限承载力根据截面形式分为a、b、c三类a类截面残余应力与初弯曲影响较小；c类则较大；b类介于其中。当板件厚度超过40mm时，残余应力较大，单独增加d类根据柱子曲线拟合的稳定系数φ计算公式整体稳定计算公式6.稳定计算时采用的长细比截面为双轴对称或极对称的构件上述公式仅考虑了构件的弯曲屈曲，如发生扭转屈

6、曲或弯扭屈曲，则将影响计入换算长细比中。2）截面为单轴对称的构件绕对称轴失稳时3）截面为单角钢或双角钢组合T形的构件绕对称轴失稳4）单轴对称的轴心压杆在绕非对称主轴以外的任意轴失稳时4）规范的其他规定无任何对称轴且又非极对称的截面（单面连接的不等边角钢除外）不宜用作轴心受压构件。对单面连接的单角钢轴心受压构件，考虑强度设计值的折减系数后，可不考虑弯扭效应。当槽形截面用于格构式构件的分肢，计算分肢绕其对称轴的稳定性时，可不考虑弯扭效应，直接用查处值。例题5-265.4.3实腹式轴心受压构件的局部稳定轴心受压构件板件局部失稳局部失稳实际上是由于薄板在

7、轴心压力下的局部屈曲，可根据板理论计算临界应力2.板件的宽厚比限值受压构件板件的局部稳定以板件屈服不先于构件的整体屈服为条件，并以限制构件的宽厚比来实现。截面及板件尺寸宽厚比限值3.局部稳定不满足要求时采取的措施调整板件的厚度或宽度对于箱形和工形截面腹板设置纵向加劲肋，以减小腹板的计算高度。纵向加劲肋通常在横向加劲肋之间设置。加劲肋的设置要求：3）不考虑腹板的局部稳定在计算构件的强度和稳定性时，如未满足腹板的宽厚比，可认为腹板中间部分已伤失稳定局部退出工作，而仅考虑腹板计算高度边缘范围内两侧宽度各为的部分作为有效截面。但计算构件整体稳定系数时，仍

8、用全截面。5.4.4实腹式轴心受压构件的设计轴心受压构件一般采用双轴对称截面，如图所示：轧制宽翼缘H型选择截面的几个原则面积分布应尽量开